| Titel | Tribologischer Einsatz eisenbasierter Wärmedämmschichten in Verbrennungsmotoren |
| Autor | Kirsten Bobzin, Mehmet Öte, Dipl. Ing. Tim Königstein, Haihua Yao |
| Infos zum Autor | Institut für Oberflächentechnik der RWTH Aachen University Kackerstr. 15 52072 Aachen |
| Inhalt | Zusammenfassung Amorphe Werkstoffe zeichnen sich durch eine hohe Härte, gute Korrosionsbeständigkeit und zusätzlich durch eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aus. Im Rahmen dieser Studie wird das tribologische Verhalten von neu entwickelten eisenbasierten, amorphen Beschichtungen vorgestellt. Hierzu werden drei unterschiedliche Legierungssysteme auf Basis der Zusammensetzung FeCrBSiNb mit variablem Chromgehalt untersucht, zunächst in ungeschmierten Vorversuchen und anschließend in anwendungsnahen Untersuchungen getestet. In letzteren Untersuchungen wird das Belastungskollektiv zwischen Kolbenring und Zylinderlauffläche nachempfunden. Für die Voruntersuchungen werden der Edelstahl 1.4404 und 0,8 % C-Stahl und für die anschließenden anwendungsnahen Untersuchungen die Referenzbeschichtungen 0,8 % C-Stahl herangezogen. Die Voruntersuchungen zeigen, dass die Verschleißbeständigkeit der amorphen Beschichtungen besser als die der beiden Referenzwerkstoffe ist. Hierbei fällt insbesondere die geringere Affinität zur Oxidbildung auf. In den Untersuchungen konnte des Weiteren ein steigender Sauerstoffgehalt und somit Oxidbildung mit steigendem Chromgehalt beobachtet werden. Aus den Verläufen der Reibkoeffizienten ist zu erkennen, dass die Oxide keine stabile Bindung mit dem Substrat eingehen, sondern über die Testdauer abgetragen werden. In weiteren anwendungsnahen Untersuchungen wird das Potential der amorphen Beschichtung deutlich hervorgehoben. Abstract Studies confirm that amorphous materials exhibit high hardness, good corrosion resistance and thermal insulation properties. This study investigates the tribological behaviour of innovative iron based amorphous coatings. For this purpose three alloys based on composition FeCrBSiNb were designed with variable chromium content and tested on the one hand in a non-lubricated preliminary test and subsequently in an application oriented test. For the application oriented test the load condition of a piston ring/cylinder liner system in a combustion engines was realized. In preliminary tests the references stainless steel 1.4404 and 0.8 % C-steel and for the application oriented tests 0.8 C-steel were used. In preliminary studies, all amorphous coatings show better wear characteristics than both references. In that context amorphous coatings show fewer tendencies to form oxides than the references. Results show that with increasing chromium content in the amorphous coatings the oxide content rises. The courses of the friction coefficients for the amorphous coatings show that these oxide layers do not have a stable bonding with the coating but removed over the time. In further application oriented tests the amorphous coatings show promising results compared to the 0.8 % C-steel. |
| Datum | 2016 |
